ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2007, № 1, с. 161-162
_ ПРИБОРЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ
--В ЛАБОРАТОРИЯХ
УДК 535.241.6
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ СТРУКТУРНЫХ ПЕРЕСТРОЕК РАСТИТЕЛЬНЫХ ТКАНЕЙ
© 2007 г. О. Н. Будаговская, А. В. Будаговский, И. А. Будаговский
Поступила в редакцию 18.07.2006 г.
Исследование динамики структурных перестроек живых объектов - перспективная, но и весьма сложная проблема экспериментальной биологии. Особенно актуальны неинвазивные методы, позволяющие проводить непрерывный мониторинг структуры биологических объектов без нарушения их жизнедеятельности.
Разработанная система позволяет в режиме in situ регистрировать динамику микроструктурных перестроек растительных тканей по изменению пространственной когерентности светорассеяния лазерного излучения, отраженного или прошедшего через объект. В основу прибора положена виброустойчивая оптическая схема поляризационного интерферометра сдвига [1], формирующая стационарную линейную интерференционную картину, контраст V которой равен модулю нормированной поперечной корреляционной функции поля G для некоторого поперечного сечения пучка S. Ткань растения может быть представлена в виде фазового экрана, параметры которого связаны с корреляционной функцией рассеянного излучения следующим соотношением: V = |G(s)| = 1 -
- s/a + s/a J4" ю (h)exp(i2nsh/Xa)dh, где a - ширина
оптических неоднородностей; ro(h) - функция распределения неоднородностей по высоте h; X -длина волны зондирующего излучения [2, 3].
Прибор содержит собственно интерферометр, источник когерентного излучения на основе полупроводникового лазера с блоком питания, матричный фотоприемник (п.з.с.-видеокамера) для сканирования и съема интерферограмм, держатель объекта и персональный компьютер со специализированным программным обеспечением. С помощью программы осуществляется управление частотой выборки видеоряда (периодично-
стью измерений), обработка данных и построение графиков изменения степени когерентности в режиме реального времени. Результаты измерений сохраняются также и в табличной форме. Для уменьшения влияния паразитной спекл-картины и нелинейности фотоприемника разработан оригинальный метод фильтрации спекл-шума и расчета контраста интерференционной картины с использованием алгоритма относительной калибровки профиля яркости видеосигнала. Это позволило проводить измерения образцов различной оптической плотности и снизить требования к динамическому диапазону измерения интенсивности.
Основные технические характеристики устройства. Рабочий спектральный диапазон 630-680 нм; мощность зондирующего пучка 0.5-3 мВт; регулируемый диапазон изменения его диаметра 0.15 мм; угол падения зондирующего потока на образец - нормальный. Минимальный размер исследуемого образца 6 мм; максимальная толщина объекта в режиме пропускания света 20 мм; толщина объекта в режиме отражения света неогра-ничена; минимальная периодичность регистрации данных 40 мс в режиме записи видеоряда и 1-2 с при записи и одновременной конвейерной обработке изображения с 256 уровнями серого и пространственным разрешением 352 х 288 пикселей. Из полученного двумерного профиля яркости интерференционной картины программным образом выделяются области локальных максимумов и минимумов, рассчитывается контраст V, средняя интенсивность !ск, строиться корреляционная функция поля и определяется радиус корреляции гс. Габариты прибора (без компьютера) 280 х 140 х 100 мм; масса 2.7 кг; потребляемая мощность 25 Вт.
На рисунке приведено главное меню программы с изображениями интерференционных картин
11 ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА < 1
2007
162
БУДАГОВСКАЯ и др.
светорассеяния листа яблони при различных уровнях функционального состояния: внизу слева - молодой лист, справа - старый лист.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Будаговская О.Н., Будаговский A.B. Патент РФ № 2016671. Класс МКИ5 В07С 5/342 // БИ. 1994. < 14. С. 47.
2. Ахманов С.А, Дьяков Ю.Е., Чиркин A.C. Введение в статистическую радиофизику и оптику. М.: Наука, 1981.
3. Асубов Ф.М. // Дис. ... канд. физ.-мат. наук. М.: МГУ, 1982.
Адрес для справок: Россия, 393760, Тамбовская обл., Мичуринск, ул. Мичурина, 30-а, ГНУ ВНИИ садоводства РАСХН; тел/fax (075-45) 20761. E-mail: budagovsky@mail.ru
ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА № 1 2007
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.